JP7033060B2 - How to make an LED device - Google Patents

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Description

本発明は、ＬＥＤデバイス、例えば、ＬＥＤ照明ユニットに関する。 The present invention relates to LED devices, such as LED lighting units.

ＬＥＤデバイスの性能を支える重要な要因は、ＬＥＤデバイスの熱管理である。ＬＥＤ技術が進歩するに応じて、ＬＥＤの輝度レベルが増加している。結果的に、ＬＥＤデバイスによって生成される熱を放散するＬＥＤの能力は、ますます重要になってきている。 An important factor that supports the performance of LED devices is the thermal management of LED devices. As LED technology advances, the brightness level of LEDs is increasing. As a result, the ability of LEDs to dissipate the heat generated by LED devices is becoming increasingly important.

表面実装技術を用いて製造されるデバイスは、電子部品がプリント回路基板（ＰＣＢ）の表面に直接的に実装される表面実装デバイス（ＳＭＤ）として知られている。このように電子デバイスを製造することは、低い製造コスト、高い部品密度及びコンパクトな設計のような、数多くの利点をもたらす。しかしながら、このようにして回路基板(circuit board)表面に実装される（取り付けられる）ＬＥＤによって生成される熱負荷は、典型的には、回路基板の本体を通じて伝導される。これは、ＬＥＤを実装するＰＣＢが、ＰＣＢを通じて熱を効果的に伝導するそれらの能力のために特に選択される高性能材料で構成されることを必要とする。例えば、表面実装デバイスにおける使用に適したＰＣＢは、金属コアと、熱ビアのような追加的な手段を備える、熱伝導性を有するが電気絶縁性を有する、誘電体層又は「古典的な」ＰＣＢ材料（ＦＲ４，ＢＴ）とから成る、絶縁金属基板（ＩＭＳ）としても知られる、金属コアＰＣＢ（ＭＣＰＣＢ）である。回路基板材料の選択は、回路基板がＬＥＤによって生成される熱を放散するという要件によって制約され、適切な材料は高価である。結果として、高性能ＬＥＤデバイスを製造することはコストがかかる。 Devices manufactured using surface mount technology are known as surface mount devices (SMDs) in which electronic components are mounted directly on the surface of a printed circuit board (PCB). Manufacturing electronic devices in this way offers a number of advantages, such as low manufacturing costs, high component density and compact design. However, the heat load generated by the LEDs thus mounted (mounted) on the surface of the circuit board is typically conducted through the body of the circuit board. This requires the PCB on which the LEDs are mounted to be composed of high performance materials specifically selected for their ability to effectively conduct heat through the PCB. For example, PCBs suitable for use in surface-mounted devices are thermally conductive but electrically insulating, dielectric layers or "classical" with metal cores and additional means such as thermal vias. A metal core PCB (MCPCB), also known as an insulating metal substrate (IMS), made of a PCB material (FR4, BT). The choice of circuit board material is constrained by the requirement that the circuit board dissipate the heat generated by the LED, and suitable materials are expensive. As a result, manufacturing high performance LED devices is costly.

表面実装型ＬＥＤに関連する高コストを回避するために、ＰＣＢの実装面とＬＥＤとの間にヒートシンク（又は一般的にパッケージ若しくはインターポーザ）を設ける代替的な構成を使用されることがある。この構成において、ＬＥＤは、ＬＥＤチップから回路基板の表面まで延びるボンドワイヤによってＰＣＢの電子回路に接続される。他の構成では、ＬＥＤチップをＰＣＢに接続するために、ビアがパッケージ又はインターポーザを通じて設けられる。このようにして、表面実装デバイスが提供される。 To avoid the high costs associated with surface mount LEDs, alternative configurations may be used that provide a heat sink (or package or interposer in general) between the mounting surface of the PCB and the LED. In this configuration, the LED is connected to the electronic circuit of the PCB by a bond wire extending from the LED chip to the surface of the circuit board. In other configurations, vias are provided through the package or interposer to connect the LED chips to the PCB. In this way, surface mount devices are provided.

米国特許出願公開第２０１２／０３２９１８３Ａ１号明細書は、銅及びプリプレグの層を提供するステップと、銅層およびプリプレグ層に１つ又はそれよりも多くの取付穴を製造するステップと、銅層およびプリプレグ層を積層し且つプレスするステップと、１つ又はそれよりも多くの円筒形マイクロラジエータを形成するステップと、円筒型マイクロラジエータ上にＬＥＤチップを取り付けるステップと、銅及びプリプレグ層を積層した後、円筒形マイクロラジエータを取付穴内に埋め込むステップとを含む、プリント回路基板の製造方法を開示している。 US Patent Application Publication No. 2012/0329183A1 describes a step of providing a layer of copper and prepreg, a step of making one or more mounting holes in the copper layer and prepreg layer, and a copper layer and prepreg. After laminating and pressing the layers, forming one or more cylindrical microradiators, mounting the LED chips on the cylindrical microradiators, and laminating the copper and prepreg layers, It discloses a method of manufacturing a printed circuit board, which includes a step of embedding a cylindrical microradiator in a mounting hole.

従って、ＬＥＤへの簡単な接続を可能にし、低コストのＰＣＢでさえも良好な熱管理を可能にし且つ製造が簡単である、設計の必要がある。 Therefore, there is a need for a design that allows easy connection to LEDs, allows good thermal management even for low cost PCBs, and is easy to manufacture.

本発明は、請求項によって定められる。 The present invention is defined by the claims.

ＬＥＤ基板と、ＬＥＤ基板の実装面(取付面)(mounting surface)に実装される(取り付けられる)(mounted)ＬＥＤチップとを含む、ＬＥＤモジュールと、
回路板基板(circuit board substrate)と、回路板基板の第１の表面にある複数の導電性トラックとを含む、回路板(circuit board)とを含み、
回路板基板は、ＬＥＤ基板を受けるように構成された受け部分(receiving portion)を含み、ＬＥＤ基板は、回路板基板内に埋め込まれる、
ＬＥＤデバイスが提供される。 An LED module comprising an LED substrate and an mounted LED chip on a mounting surface of the LED substrate.
Includes a circuit board, including a circuit board and a plurality of conductive tracks on a first surface of the circuit board.
The circuit board board includes a receiving portion configured to receive the LED board, and the LED board is embedded in the circuit board board.
LED devices are provided.

この構成では、回路板の受け部分がＬＥＤ基板を収容するように成形されて、ＬＥＤデバイスがＬＥＤモジュールを回路板内に挿入することによって容易に組み立てられるのを可能にする。組み立てられたＬＥＤデバイスにおいて、ＬＥＤモジュールのＬＥＤ基板は、ＬＥＤチップが設けられるＬＥＤ基板の実装面が露出した状態で、回路板基板に一体化（集積）される。導電性トラックは、ＬＥＤチップが接続される回路を形成するために、回路板基板の第１の表面上に配置される。ＬＥＤ基板は、ＬＥＤ基板の実装面及び回路板基板の第１の表面が互いに近接近するような方法において、回路板基板内に配置される。このようにして、ＬＥＤチップは回路板基板上に配置された導電性トラックに容易に接続されることができるので、ＬＥＤチップは回路に接続される。ＬＥＤ基板は、良好な放熱をもたらす材料で作られるので、ＬＥＤチップによって生成される熱はＬＥＤ基板によって放散される。このようにして、ＬＥＤデバイスは、より費用効率がよく、コンパクトな設計で高い熱性能を達成する。 In this configuration, the receiving portion of the circuit board is molded to accommodate the LED substrate, allowing the LED device to be easily assembled by inserting the LED module into the circuit board. In the assembled LED device, the LED substrate of the LED module is integrated (integrated) with the circuit board substrate in a state where the mounting surface of the LED substrate on which the LED chip is provided is exposed. The conductive track is arranged on the first surface of the circuit board board to form a circuit to which the LED chip is connected. The LED board is arranged in the circuit board board in such a manner that the mounting surface of the LED board and the first surface of the circuit board board are close to each other. In this way, the LED chip can be easily connected to the conductive track arranged on the circuit board board, so that the LED chip is connected to the circuit. Since the LED substrate is made of a material that provides good heat dissipation, the heat generated by the LED chip is dissipated by the LED substrate. In this way, the LED device is more cost effective and achieves high thermal performance in a compact design.

ＬＥＤ基板の実装面は、回路板基板の第１の表面と同一平面にあってよい。このようにして、ＬＥＤチップは、回路板の導電性トラックに近接近して設けられる。従って、ＬＥＤチップと回路板との間の電気的接続を提供することは簡単である。加えて、構成はコンパクトである。 The mounting surface of the LED substrate may be flush with the first surface of the circuit board substrate. In this way, the LED chip is provided in close proximity to the conductive track of the circuit board. Therefore, it is easy to provide an electrical connection between the LED chip and the circuit board. In addition, the configuration is compact.

ＬＥＤモジュールは、回路板基板を貫通して延在してよい。よって、ＬＥＤ受け部分は、回路板基板の第１の表面と同一平面にある第１のキャビティ開口と回路板基板の第２の表面と同一平面にある第２のキャビティ開口とを有するキャビティ（空洞）であってよい。ＬＥＤ基板は、ＬＥＤチップによって生成される熱がＬＥＤ基板によってＬＥＤモジュール及び回路板から効率的に引き出されるよう、熱伝導性であってよい。ＬＥＤ基板はＬＥＤチップの熱管理を提供することができるので、回路板基板は放熱に適した材料で製造される必要がない。従って、回路板は、ＬＥＤデバイスの性能を損なうことなく安価な材料で作られることがある。 The LED module may extend through the circuit board board. Therefore, the LED receiving portion has a cavity (cavity) having a first cavity opening in the same plane as the first surface of the circuit board and a second cavity opening in the same plane as the second surface of the circuit board. ) May be. The LED substrate may be thermally conductive so that the heat generated by the LED chip is efficiently drawn from the LED module and circuit board by the LED substrate. Since the LED substrate can provide thermal control of the LED chip, the circuit board substrate does not need to be manufactured of a material suitable for heat dissipation. Therefore, the circuit board may be made of an inexpensive material without compromising the performance of the LED device.

回路板基板は、第１の表面に対向する第２の表面を含んでよく、ＬＥＤモジュールは、実装面に対向する底面を含んでよく、底面及び第２の表面は、ＬＥＤデバイスの放熱面を定め、ＬＥＤデバイスは、放熱面とインターフェース接続するように構成されたヒートシンク部分を更に含んでよい。このようにして、ＬＥＤチップによって生成される熱は、ＬＥＤ基板を通じてヒートシンク部分に伝導され、それはＬＥＤチップによって生成される熱を拡散させて、ＬＥＤデバイスを冷却する。このようにして、ＬＥＤによって生成される熱は、ＬＥＤ基板を通じて、回路板基板に取り付けられたヒートシンク部分にルーティング（経路指定）される。この構成を提供することによって、ヒートシンク部分を回路板基板に固定することができる。回路板基板は安価で機械的に堅牢なＰＣＢ材料で作られてよいので、ヒートシンク部分を容易に取り付けることができる。例えば、ヒートシンク部分を回路板基板にネジ止めすることができる。代替的に、ヒートシンク部分を回路板基板にクランプすることができる。これはＬＥＤデバイスが容易に製造されるのを可能にすることがある。 The circuit board board may include a second surface facing the first surface, the LED module may include a bottom surface facing the mounting surface, and the bottom surface and the second surface may include the heat dissipation surface of the LED device. By definition, the LED device may further include a heat sink portion configured to interface with the heat dissipation surface. In this way, the heat generated by the LED chip is conducted through the LED substrate to the heat sink portion, which diffuses the heat generated by the LED chip and cools the LED device. In this way, the heat generated by the LED is routed (routed) to the heat sink portion attached to the circuit board through the LED substrate. By providing this configuration, the heat sink portion can be fixed to the circuit board. Since the circuit board board may be made of an inexpensive and mechanically robust PCB material, the heat sink portion can be easily attached. For example, the heat sink portion can be screwed to the circuit board. Alternatively, the heat sink portion can be clamped to the circuit board board. This may allow LED devices to be easily manufactured.

ＬＥＤモジュールは、ＬＥＤ基板の実装面に配置された第１の接触部分と第２の接触部分とを更に含んでよく、第１の接触部分は、ＬＥＤチップを回路板の第１の導電性トラックに電気的に接続するように構成され、第２の接触部分は、ＬＥＤチップを回路板の第２の導電性トラックに電気的に接続するように構成される。第１及び第２の接触部分は、ＬＥＤモジュールが回路板基板内に位置付けられるときに、第１及び第２の接触部分が回路板基板上の回路の第１及び第２の導電性トラックとそれぞれ整列させられるように、ＬＥＤ基板上に位置付けられてよい。このようにして、ＬＥＤチップは、回路に電気的に接続されることがある。 The LED module may further include a first contact portion and a second contact portion arranged on the mounting surface of the LED substrate, the first contact portion having the LED chip as the first conductive track of the circuit board. The second contact portion is configured to electrically connect the LED chip to the second conductive track of the circuit board. The first and second contact portions are the first and second contact portions with the first and second conductive tracks of the circuit on the circuit board board, respectively, when the LED module is positioned within the circuit board board. It may be positioned on the LED substrate so that it can be aligned. In this way, the LED chip may be electrically connected to the circuit.

第１の接触部分は、ＬＥＤ基板の実装面に亘って延在してよく、回路板の第１の導電性トラックと整列するように位置付けられてよく、第２の接触部分は、ＬＥＤ基板の実装面に亘って延在してよく、回路板の第２の導電性トラックと整列するように位置付けられてよい。第１及び第２の接触部分は、ＬＥＤチップから、回路板と接触するＬＥＤ基板の縁まで延びてよい。 The first contact portion may extend over the mounting surface of the LED substrate and may be positioned to align with the first conductive track of the circuit board, the second contact portion of the LED substrate. It may extend over the mounting surface and may be positioned to align with the second conductive track of the circuit board. The first and second contact portions may extend from the LED chip to the edge of the LED substrate in contact with the circuit board.

第１の接触部分及び第２の接触部分は、回路板の導電性トラックと同一平面にあってよい。このようにして、第１の接触部分と回路との間に並びに第２の接触部分と回路との間に良好な電気的接続が提供されてよい。加えて、導電性トラック及び接触部分は同一平面にあるので、接続は嵩張らない。 The first contact portion and the second contact portion may be coplanar with the conductive track of the circuit board. In this way, good electrical connections may be provided between the first contact and the circuit as well as between the second contact and the circuit. In addition, the conductive track and contact parts are coplanar, so the connection is not bulky.

第１の接触部分は、回路板の第１の導電性トラックに接触してよく、第２の接触部分は、回路板の第２の導電性トラックに接触してよい。ＬＥＤ基板は、回路板の回路とＬＥＤチップ又は多数のＬＥＤチップ、例えば、ＬＥＤ行列（ＬＥＤマトリクス）との間に電気的接触を提供するために、多数の接触部分を含んでよい。 The first contact portion may be in contact with the first conductive track of the circuit board and the second contact portion may be in contact with the second conductive track of the circuit board. The LED substrate may include a large number of contact portions to provide electrical contact between the circuit of the circuit board and the LED chip or a large number of LED chips, eg, an LED matrix.

ＬＥＤデバイスは、第１の接触部分を回路板の第１の導電性トラックに電気的に接続する第１の表面実装部品と、第２の接触部分を回路板の第２の導電性トラックに電気的に接続する第２の表面実装部品とを更に含んでよい。 The LED device has a first surface mount component that electrically connects the first contact portion to the first conductive track of the circuit board, and the second contact portion electrically to the second conductive track of the circuit board. It may further include a second surface mount component to be connected.

ＬＥＤデバイスは、ＬＥＤを回路板の導電性トラックに接続するために、ＬＥＤ基板の側壁に設けられた側壁接触部分を更に含んでよい。側壁接触部分は、使用中に回路板基板とインターフェース接続するように構成されるＬＥＤ基板の縁に沿って設けられてよい。側壁はＬＥＤチップを回路板の回路に電気的に接続してよい。 The LED device may further include a side wall contact portion provided on the side wall of the LED substrate for connecting the LED to the conductive track of the circuit board. The side wall contact portion may be provided along the edge of the LED board configured to interface with the circuit board board during use. The side wall may electrically connect the LED chip to the circuit of the circuit board.

回路板基板は、第１のコア層と、接合層と、第２のコア層とを含んでよく、接合層は、第１のコア層と第２のコア層との間に設けられる。複数の導電性トラックが第１のコア層に設けられてよい。ＬＥＤ基板は、実装面とは反対側のＬＥＤ基板の底面に配置される第３の部分を更に含んでよい。第３の部分は、ＬＥＤ基板と異なる熱膨張係数を有してよい。例えば、第３の接触部分は、対称構造を創り出すために、導電性トラックと同じ材料、即ち、銅で作られてよい。銅の熱膨張係数とＬＥＤ基板の熱膨張係数との間に不一致があるので、対称設計はＬＥＤ基板の応力（よって、曲げ）を減少させる。 The circuit board board may include a first core layer, a bonding layer, and a second core layer, and the bonding layer is provided between the first core layer and the second core layer. A plurality of conductive tracks may be provided in the first core layer. The LED substrate may further include a third portion located on the bottom surface of the LED substrate on the opposite side of the mounting surface. The third portion may have a coefficient of thermal expansion different from that of the LED substrate. For example, the third contact portion may be made of the same material as the conductive track, ie copper, to create a symmetric structure. Since there is a discrepancy between the coefficient of thermal expansion of copper and the coefficient of thermal expansion of the LED substrate, the symmetric design reduces the stress (and thus bending) of the LED substrate.

本発明によれば、ＬＥＤデバイスを製造する方法であって、
回路板基板を提供するステップであって、回路板基板は、コア層と、プリプレグ層と、銅層との積層体を含み、回路板基板は、ＬＥＤモジュールを受ける受け部分を更に含む、ステップと、
受け部分内にＬＥＤモジュールを提供するステップであって、ＬＥＤモジュールは、ＬＥＤ基板の上に実装されるＬＥＤチップを含む、ステップと、
ＬＥＤモジュールを受け部分内に提供した後、熱及び圧力を加えて回路板基板のコア層を互いに接合し、ＬＥＤ基板を回路板基板と一体化するステップとを含む、
方法が提供される。 According to the present invention, it is a method of manufacturing an LED device.
A step of providing a circuit board board, wherein the circuit board board includes a laminate of a core layer, a prepreg layer, and a copper layer, and the circuit board board further includes a receiving portion for receiving an LED module. ,
A step of providing an LED module within a receiving portion, wherein the LED module includes a step and an LED chip mounted on an LED substrate.
After providing the LED module into the receiving portion, heat and pressure are applied to join the core layers of the circuit board to each other, and the step of integrating the LED board with the circuit board is included.
The method is provided.

ＬＥＤモジュール及び回路板をこのように提供することによって、ＬＥＤデバイスを製造するのは簡単である。ＬＥＤ基板は、回路板基板の層が、露出するＬＥＤ基板の実装面（及び底面）を除いて、ＬＥＤ基板を取り囲むように、初期的な回路板基板内に位置付けられてよい。 By providing LED modules and circuit boards in this way, it is easy to manufacture LED devices. The LED board may be positioned within the initial circuit board board such that the layer of the circuit board board surrounds the LED board except for the exposed mounting surface (and bottom surface) of the LED board.

本方法は、回路板基板の外面に銅層を提供するステップと、銅層に保護（エッチング停止）層を提供するステップであって、保護層は回路を定める、ステップと、保護層によって保護されていない銅層の部分を除去するためにエッチング工程を実行するステップであって、銅層の残部は、複数の導電性トラックを含む回路を形成する、ステップとを更に含んでよい。 This method is a step of providing a copper layer on the outer surface of a circuit board and a step of providing a protective (etching stop) layer to the copper layer, in which the protective layer defines a circuit and is protected by the protective layer. It is a step of performing an etching step to remove a portion of the copper layer that has not been removed, and the rest of the copper layer may further include a step of forming a circuit containing a plurality of conductive tracks.

第１及び第２のコア層は、それぞれ、第１の表面及び第２の表面に銅層でクラッディングされてよい。銅層は金属化工程において第１及び第２のコア層に被覆されてよい。代替的に、銅層は回路板基板に積層されてよい。 The first and second core layers may be cladding with a copper layer on the first and second surfaces, respectively. The copper layer may be coated on the first and second core layers in the metallization step. Alternatively, the copper layer may be laminated on the circuit board substrate.

本方法は、ＬＥＤモジュールの実装面に第１の接触部分と第２の接触部分とを提供するステップと、回路板の第１の導電性トラックをＬＥＤモジュールの第１の接触部分に接続し、ＬＥＤモジュールの第２の接触部分を回路板の第２の導電性トラックに接続するために、電気めっき工程を実行するステップとを更に含んでよい。 The method comprises a step of providing a first contact portion and a second contact portion on the mounting surface of the LED module, and connecting the first conductive track of the circuit board to the first contact portion of the LED module. Further included may be a step of performing an electroplating step to connect the second contact portion of the LED module to the second conductive track of the circuit board.

第１の接触部分及び第２の接触部分は、積層構造(laminated structure)において、第１の接触部分が回路板の第１の導電性トラックと整列させられ且つ第２の接触部分が回路板の第２の導電性トラックと整列させられるよう、ＬＥＤ基板の実装面に配置されてよい。 The first contact portion and the second contact portion are in a laminated structure in which the first contact portion is aligned with the first conductive track of the circuit board and the second contact portion is of the circuit board. It may be arranged on the mounting surface of the LED substrate so as to be aligned with the second conductive track.

本方法は、ＬＥＤモジュールの側壁に側壁接触部分を提供するステップと、側壁接触部分を回路板の導電性トラックに接続するために電気めっき工程を実行するステップとを更に含んでよい。側壁接触部分は、ＬＥＤ基板の側壁を電気めっきすることによって形成されてよい。 The method may further include providing a side wall contact portion on the side wall of the LED module and performing an electroplating step to connect the side wall contact portion to the conductive track of the circuit board. The side wall contact portion may be formed by electroplating the side wall of the LED substrate.

代替的に、本方法は、
ＬＥＤモジュールの実装面に第１の接触部分と第２の接触部分とを提供するステップと、
第１の表面実装部品を実装して回路板の第１の導電性トラックをＬＥＤモジュールの第１の接触部分に接続するステップ及び第２の表面実装部品を実装してＬＥＤモジュールの第２の接触部分を回路板の第２の導電性トラックに接続するステップとを更に含んでよい。 Alternatively, this method
A step of providing a first contact portion and a second contact portion on the mounting surface of the LED module,
The step of mounting the first surface mount component to connect the first conductive track of the circuit board to the first contact portion of the LED module and the step of mounting the second surface mount component to connect the first contact portion of the LED module to the second contact of the LED module. It may further include a step of connecting the portion to a second conductive track of the circuit board.

本方法は、ＬＥＤチップを回路板基板の外面の下に実装するステップを含んでよい。本方法は、ＬＥＤチップが回路板基板の外面の下にある状態で、回路板基板の外面に光学素子を提供するステップを更に含んでよい。そのような光学素子は、光ガイドであってよい。 The method may include mounting the LED chip under the outer surface of the circuit board. The method may further include providing an optical element to the outer surface of the circuit board with the LED chip underneath the outer surface of the circuit board. Such an optical element may be an optical guide.

これらの表面実装部品は、ゼロオーム抵抗器(zero ohm resistors)として機能することがある。 These surface mount components may act as zero ohm resistors.

次に、添付の図面を参照して本発明の例を詳細に記載する。 Next, an example of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

既知のＬＥＤデバイスを示している。Shows known LED devices. 本発明の１つの実施形態に従ったＬＥＤデバイスを単純化した形態において示している。An LED device according to one embodiment of the present invention is shown in a simplified form. 図２のＬＥＤデバイスにおいて用いられる回路基板を示している。The circuit board used in the LED device of FIG. 2 is shown. 図２のＬＥＤデバイスにおいて用いられるＬＥＤモジュールを示している。The LED module used in the LED device of FIG. 2 is shown. 本発明の１つの実施形態に従ったＬＥＤデバイスをより詳細に断面図において示している。An LED device according to one embodiment of the present invention is shown in more detail in a cross-sectional view. 本発明の他の実施形態に従ったＬＥＤデバイスを断面図において示している。An LED device according to another embodiment of the present invention is shown in a cross-sectional view. 本発明の他の実施形態に従ったＬＥＤデバイスを断面図において示している。An LED device according to another embodiment of the present invention is shown in a cross-sectional view. 本発明の他の実施形態に従ったＬＥＤデバイスを断面図において示している。An LED device according to another embodiment of the present invention is shown in a cross-sectional view. 本発明の１つの実施形態に従ったＬＥＤデバイスを製造する方法を例示している。It illustrates a method of manufacturing an LED device according to one embodiment of the present invention.

図１を参照すると、ＬＥＤチップ３がヒートシンク部分５（又は一般的にパッケージ若しくはインターポーザ）の上に取り付けられ、ヒートシンク部分５が回路板基板８(circuit board substrate)の頂面７に取り付けられ、回路を定める導電性トラックが回路基板８の上に設けられた、既知のＬＥＤデバイス１が示されている。ＬＥＤ３とＰＣＢ８との間にヒートシンク部分５を設けることによって、ＬＥＤによって生成される熱は、回路板(circuit board)を通じて伝導される前に、ヒートシンク部分を通じて拡散される。ＬＥＤ３はヒートシンク部分５の上に取り付けられるので、ＬＥＤデバイス１は表面実装デバイスでない。代わりに、ＬＥＤ３を電子回路に接続するために、ボンディングワイヤ９がＬＥＤ３の接点と回路板の導電性トラックとの間に設けられている。他の既知の構成では、ワイヤボンドの代わりに、ＬＥＤチップをＰＣＢに接続するために、ビアがパッケージ又はインターポーザを通じて提供される。このようにして、表面実装デバイスが提供される。 Referring to FIG. 1, the LED chip 3 is mounted on a heat sink portion 5 (or generally a package or interposer), and the heat sink portion 5 is mounted on a top surface 7 of a circuit board substrate, a circuit. A known LED device 1 is shown in which a conductive track is provided on a circuit board 8. By providing the heat sink portion 5 between the LED 3 and the PCB 8, the heat generated by the LED is diffused through the heat sink portion before being conducted through the circuit board. Since the LED 3 is mounted on the heat sink portion 5, the LED device 1 is not a surface mount device. Instead, a bonding wire 9 is provided between the contacts of the LED 3 and the conductive track of the circuit board to connect the LED 3 to the electronic circuit. In other known configurations, instead of wire bonding, vias are provided through the package or interposer to connect the LED chip to the PCB. In this way, surface mount devices are provided.

本発明は、ＬＥＤモジュールの基板が回路板に埋め込まれたＬＥＤデバイスを提供する。 The present invention provides an LED device in which a substrate of an LED module is embedded in a circuit board.

図２は、本発明の１つの実施形態に従ったＬＥＤデバイスを簡略化した形態で示している。ＬＥＤデバイス１０は、回路板１２と、ＬＥＤモジュール１４とを含み、回路板１２及びＬＥＤモジュール１４は互いに協働して、コンパクトで、費用効率がよく、高い熱性能を有するＬＥＤデバイス１０を提供する。回路板１２は、回路板基板１６を含み、複数の導電性トラック１７が回路板基板１６の第１の表面１８の上に設けられている。導電性トラックは、電子デバイスが接続されてよい電気回路を定める。ＬＥＤモジュール１４は、ＬＥＤチップ２２を支持するＬＥＤ基板２０と、ＬＥＤ基板２０の実装面２４（取付面）に実装された（取り付けられた）ＬＥＤチップ２２とを含む。ＬＥＤデバイス１０が組み立てられると、ＬＥＤ基板２０は、ＬＥＤ基板２０の実装面２４が回路板基板１６の第１の表面１８と同一平面にあるよう、回路板基板１６内に位置付けられる。 FIG. 2 shows a simplified form of an LED device according to one embodiment of the present invention. The LED device 10 includes a circuit board 12 and an LED module 14, and the circuit board 12 and the LED module 14 cooperate with each other to provide a compact, cost-effective, and high thermal performance LED device 10. .. The circuit board 12 includes a circuit board board 16, and a plurality of conductive tracks 17 are provided on the first surface 18 of the circuit board board 16. Conductive tracks define electrical circuits to which electronic devices may be connected. The LED module 14 includes an LED board 20 that supports the LED chip 22 and an LED chip 22 mounted (mounted) on the mounting surface 24 (mounting surface) of the LED board 20. When the LED device 10 is assembled, the LED board 20 is positioned in the circuit board board 16 so that the mounting surface 24 of the LED board 20 is flush with the first surface 18 of the circuit board board 16.

図３を参照すると、本発明の１つの実施形態に従った回路板１２がより詳細に示されている。回路板基板１６は、第１のコア層２６と、第２のコア層２７と、第１のコア層２６と第２のコア層２７との間に設けられた接合層２８とを含む。いわゆるプリプレグ層から接合層２８を形成する。第１及び第２のコア層は、ＰＣＢ、例えば、ＦＲ４を構成する任意の既知の材料で作られてよい。回路板基板１６は、比較的安価な回路板材料で作られてよい。ＬＥＤ基板１４は放熱をもたらすので、回路板基板１６が放熱において特に効果的であることは必要とされない。接合層２８とインターフェース接続し且つ積重ね方向に対して実質的に法線方向にある第１のコア層２６の表面とは反対の第１のコア層２６の表面にある回路板基板１６の第１の表面１８に複数の導電性トラック１７を設ける。導電性トラックは、第１の回路を定める。 With reference to FIG. 3, the circuit board 12 according to one embodiment of the present invention is shown in more detail. The circuit board board 16 includes a first core layer 26, a second core layer 27, and a bonding layer 28 provided between the first core layer 26 and the second core layer 27. The bonding layer 28 is formed from the so-called prepreg layer. The first and second core layers may be made of any known material constituting the PCB, eg FR4. The circuit board board 16 may be made of a relatively inexpensive circuit board material. Since the LED substrate 14 provides heat dissipation, it is not required that the circuit board substrate 16 be particularly effective in heat dissipation. The first of the circuit board board 16 on the surface of the first core layer 26 opposite to the surface of the first core layer 26 which is interface-connected to the bonding layer 28 and is substantially normal to the stacking direction. A plurality of conductive tracks 17 are provided on the surface 18 of the above. The conductive track defines the first circuit.

回路板１２は、第１のキャビティ開口が回路板基板の第１の表面１８と同一平面にあり且つ第２のキャビティ開口が回路板基板１６の第２の表面１９と同一平面にあるよう、回路板基板１６を通じて延びる、ＬＥＤ基板２０を受け入れるキャビティ３０を含む。キャビティ３０は、ＬＥＤ基板を受けるように成形される。 The circuit board 12 is such that the first cavity opening is flush with the first surface 18 of the circuit board board and the second cavity opening is flush with the second surface 19 of the circuit board board 16. Includes a cavity 30 that extends through the board 16 and receives the LED board 20. The cavity 30 is molded to receive the LED substrate.

図４は、本発明の１つの実施形態に従ったＬＥＤモジュール１４を示している。ＬＥＤモジュール１４は、ＬＥＤ基板２０を含む。ＬＥＤ基板２０は、効果的な放熱を提供するように構成される。例えば、ＬＥＤ基板２０は、窒化アルミニウム（ＡＮＩ）又は任意の他のセラミック材料で作られ、或いは金属で作られる。ＬＥＤチップ２２は、ＬＥＤ基板２０の実装面２４に実装される。変換層(converter layer)が、ＬＥＤチップの上に設けられる。ＬＥＤチップは、例えば、青色ＬＥＤチップ２２を含み、変換層２３は、青色ＬＥＤチップ２２上に設けられた蛍光体層であるので、白色光出力が望ましいならば、ＬＥＤデバイス１０は、白色光を放射する。車両インジケータライト用の琥珀色(amber)のような他の色出力が望ましいことがある。（図５に示す）側面コーティング２１(side-coating)が、ＬＥＤチップ及び変換層の側面に沿って提供されてよい。一例において、側面コーティングは、オーバーモールドされた側面コーティングである。第１の接触部分３２及び第２の接触部分３４が、ＬＥＤ基板２０の実装面２４に設けられる。第１の接触部分３２はアノードであってよく、第２の接触部分３４はカソードであってよい。第１及び第２の接触部分は金属で作られ、例えば、第１及び第２の部分は銅で作られる。ＬＥＤチップ２２は、第１及び第２の接触部分に実装されている。第３の接触部分３６が、実装面２４とは反対側のＬＥＤ基板の底面３５に設けられている。 FIG. 4 shows an LED module 14 according to one embodiment of the present invention. The LED module 14 includes an LED substrate 20. The LED substrate 20 is configured to provide effective heat dissipation. For example, the LED substrate 20 is made of aluminum nitride (ANI) or any other ceramic material, or is made of metal. The LED chip 22 is mounted on the mounting surface 24 of the LED substrate 20. A converter layer is provided on top of the LED chip. Since the LED chip includes, for example, a blue LED chip 22, and the conversion layer 23 is a phosphor layer provided on the blue LED chip 22, if white light output is desirable, the LED device 10 emits white light. Radiate. Other color outputs, such as amber for vehicle indicator lights, may be desirable. Side-coating (shown in FIG. 5) may be provided along the sides of the LED chip and conversion layer. In one example, the side coating is an overmolded side coating. The first contact portion 32 and the second contact portion 34 are provided on the mounting surface 24 of the LED substrate 20. The first contact portion 32 may be the anode and the second contact portion 34 may be the cathode. The first and second contact parts are made of metal, for example the first and second parts are made of copper. The LED chip 22 is mounted on the first and second contact portions. The third contact portion 36 is provided on the bottom surface 35 of the LED substrate on the side opposite to the mounting surface 24.

図５は、本発明の実施形態に従ったＬＥＤデバイス１０を図２よりも詳細に示している。ＬＥＤモジュール１４は、ＬＥＤ基板２０の実装面２４が回路板基板１６の第１の表面１８と同一平面にあるよう、回路板基板１６のキャビティ３０内に収容される。回路板基板１６上の導電性トラック及びＬＥＤモジュールの第１及び第２の接触部分３２，２４は、ＬＥＤチップ２２が電気回路に電気的に接続されるように整列させられる。キャビティ３０は、ＬＥＤ基板２０がキャビティ３０内に位置付けられるときに、ＬＥＤ基板の底面３５が回路板基板の第２の表面１９と同一平面にあるよう、回路板基板１６を通じて延びる。ＬＥＤ基板２０は、接合層２８によって回路板基板１６内の所定位置に保持される。 FIG. 5 shows the LED device 10 according to the embodiment of the present invention in more detail than FIG. The LED module 14 is housed in the cavity 30 of the circuit board board 16 so that the mounting surface 24 of the LED board 20 is flush with the first surface 18 of the circuit board board 16. The conductive tracks on the circuit board board 16 and the first and second contact portions 32, 24 of the LED module are aligned so that the LED chip 22 is electrically connected to the electrical circuit. The cavity 30 extends through the circuit board board 16 so that when the LED board 20 is positioned within the cavity 30, the bottom surface 35 of the LED board is flush with the second surface 19 of the circuit board board. The LED substrate 20 is held at a predetermined position in the circuit board substrate 16 by the bonding layer 28.

本デバイスを製造するために、第１のコア層２６、第２のコア層２７、及びプリプレグ材料のシート２８を提供する。第１のステップでは、例えば、各層に穴を切削すること(milling)によって、コア層の各々に並びにプリプレグ材料のシートに孔を形成する。 To manufacture the device, a first core layer 26, a second core layer 27, and a sheet 28 of prepreg material are provided. In the first step, holes are formed in each of the core layers as well as in the sheet of prepreg material, for example by milling each layer.

第１の銅層２５を第１のコア層の第１の表面１８に設け、第２の銅層２９を第２のコア層の第２の表面１９に設ける。銅層は、箔層を含んでよい。 The first copper layer 25 is provided on the first surface 18 of the first core layer, and the second copper layer 29 is provided on the second surface 19 of the second core layer. The copper layer may include a foil layer.

引き続き、プリプレグ層が第１のコア層と第２のコア層との間に配置された状態で、第１及び第２のコア層とプリプレグ材料のシートとを積み重ねる。銅層２５，２９は、積層体（スタック）の外面を提供し、銅クラッド面とは反対の第１及び第２のコア層２６，２７の表面は、プリプレグ層２８とインターフェース接続する。層を積み重ねると、各層は、層の孔がスタックにある他の孔と整列させられるよう位置付けられるので、各々の層の開口は他の開口と協働して、積層構造(stacked structure)にキャビティ３０を形成する。孔は、整列させられる孔によって形成されるキャビティ３０がＬＥＤ基板２０を受けるよう成形されるように、成形される。 Subsequently, the first and second core layers and the sheet of the prepreg material are stacked with the prepreg layer arranged between the first core layer and the second core layer. The copper layers 25, 29 provide the outer surface of the laminate, and the surfaces of the first and second core layers 26, 27 opposite to the copper clad surface interface with the prepreg layer 28. When layers are stacked, each layer is positioned so that the holes in the layer are aligned with the other holes in the stack, so that the openings in each layer work with the other openings to create a cavity in the stacked structure. Form 30. The holes are shaped such that the cavity 30 formed by the aligned holes is shaped to receive the LED substrate 20.

次に、ＬＥＤ基板２０と、ＬＥＤ基板２０に接合された第１の接触部分３２及び第２の接触部分３４と、第１及び第２の接触部分３２，３４と接触してＬＥＤ基板２０に実装されたＬＥＤチップ２２とを含む、ＬＥＤモジュール１４を提供する。 Next, the LED substrate 20, the first contact portion 32 and the second contact portion 34 joined to the LED substrate 20, and the first and second contact portions 32, 34 are in contact with each other and mounted on the LED substrate 20. The LED module 14 including the LED chip 22 is provided.

ＬＥＤモジュール１４を、積み重ねられたコア層、プリプレグ層及び銅層のキャビティ３０内に配置する。ＬＥＤ基板の側壁が回路板基板の積み重ねられた層（コア層及びプリプレグ層）によって取り囲まれるよう、ＬＥＤモジュールをＬＥＤ基板２０と共にキャビティ３０内に位置付ける。次に、積層プロセス工程(lamination process)を行う。 The LED module 14 is arranged in the cavity 30 of the stacked core layer, prepreg layer and copper layer. The LED module is positioned in the cavity 30 together with the LED substrate 20 so that the side walls of the LED substrate are surrounded by stacked layers (core layer and prepreg layer) of the circuit board substrate. Next, a lamination process is performed.

積層プロセスでは、熱及び圧力をＬＥＤデバイスに加えて、基板の第１及び第２のコア層２６，２７を互いに接合させ、ＬＥＤ基板２０を回路板基板と一体化させる。回路板基板の第１及び第２のコア層２６，２７は、プリプレグ材料２８によって接合される。最初に、プリプレグ材料が層間の空隙に流入して積み重ねられた層を互いに「接着」するよう、プリプレグ材料の粘度を下げる。プリプレグ材料は、ＬＥＤ基板と回路板基板との間のキャビティにある間隙にも流入する。次に、プリプレグ材料を硬化させて層を互いに固定し、ＬＥＤ基板２０を回路板基板１６に接合する。積層プロセス及び硬化の後に、ＬＥＤモジュールは、積層板構造(laminated board structure)の部分である。 In the stacking process, heat and pressure are applied to the LED device to join the first and second core layers 26,27 of the substrate to each other and integrate the LED substrate 20 with the circuit board substrate. The first and second core layers 26 and 27 of the circuit board board are joined by the prepreg material 28. First, the viscosity of the prepreg material is reduced so that the prepreg material flows into the voids between the layers and "bonds" the stacked layers to each other. The prepreg material also flows into the gap in the cavity between the LED substrate and the circuit board substrate. Next, the prepreg material is cured to fix the layers to each other, and the LED substrate 20 is joined to the circuit board substrate 16. After the laminating process and curing, the LED module is part of the laminated board structure.

次に、パターニングステップ(patterning step)を行う。パターニングステップでは、第１の銅層２５の上に保護（エッチング停止）層を形成する。保護層は、ＰＣＢ上に提供されるべき電気回路のルーティング(routing)を定める。少なくとも第１の導電性トラック及び第２の導電性トラックを形成する。ＬＥＤモジュールの第１の接触部分３２と整列するように第１の導電性トラックを位置付け、ＬＥＤモジュールの第２の接触部分と整列するように第２の導電性トラックを位置付ける。 Next, a patterning step is performed. In the patterning step, a protective (etching stop) layer is formed on the first copper layer 25. The protective layer defines the routing of electrical circuits to be provided on the PCB. At least a first conductive track and a second conductive track are formed. The first conductive track is positioned so as to be aligned with the first contact portion 32 of the LED module, and the second conductive track is positioned so as to be aligned with the second contact portion of the LED module.

これに続いて、エッチングステップを実行して、保護層によって覆われていない銅層の部分である銅層の望ましくない部分を除去する。エッチングステップを実行した後に、保護層は除去され、残りの銅層は回路を形成する導電性トラック１７を提供する。 Following this, an etching step is performed to remove undesired parts of the copper layer that are parts of the copper layer that are not covered by the protective layer. After performing the etching step, the protective layer is removed and the remaining copper layer provides a conductive track 17 forming the circuit.

最後に、更なるめっきステップを実行して、ＰＣＢのトラックとＬＥＤモジュールのトラック３２，３４との間の接続を架橋する。 Finally, a further plating step is performed to bridge the connection between the PCB track and the LED module tracks 32, 34.

積層ステップ、パターニングステップ及びエッチングステップを含む製造プロセス中にＬＥＤチップを保護するために、ＬＥＤチップ２２を一時的な膜で覆ってよい。 The LED chip 22 may be covered with a temporary film to protect the LED chip during a manufacturing process that includes a laminating step, a patterning step and an etching step.

１つの実施形態において、ＬＥＤ基板２０の実装面２４は銅層でクラッディングされる。ＬＥＤモジュールを回路板基板１６のキャビティ３０内に配置し、積層ステップを実行した後、次に、ＬＥＤモジュールの第１の接触部分３２及び第２の接触部分３４をパターニング及びエッチングステップにおいて形成する。 In one embodiment, the mounting surface 24 of the LED substrate 20 is cladding with a copper layer. After the LED module is placed in the cavity 30 of the circuit board board 16 and the laminating step is performed, then the first contact portion 32 and the second contact portion 34 of the LED module are formed in the patterning and etching step.

代替的な実施形態では、第１のコア層２６と、接合層２８と、第２のコア層２７とを含む、積層回路板基板を提供する。第１の銅層２５を第１のコア層２６の第１の表面18に接合し、第２の銅層２９を第２のコア層２７の第２の表面１９に接合する。回路板基板１６及び銅層に穴を切削する。ＬＥＤモジュールを穴の内側に配置し、ＬＥＤモジュールと回路板基板との間の「圧力嵌め」接続(‘press fit’ connection)によって穴内に保持する。次に、パターニング及びエッチングステップを実行して、回路板基板上に回路を定める。最後に、電気メッキステップを実行して、ＬＥＤ基板の接点をＰＣＢ上に定めた回路に接続する。このバージョンは既に積層されたＰＣＢ構造内にＬＥＤモジュールを埋め込む。 An alternative embodiment provides a laminated circuit board substrate comprising a first core layer 26, a junction layer 28, and a second core layer 27. The first copper layer 25 is bonded to the first surface 18 of the first core layer 26, and the second copper layer 29 is bonded to the second surface 19 of the second core layer 27. A hole is cut in the circuit board board 16 and the copper layer. The LED module is placed inside the hole and held in the hole by a'press fit'connection between the LED module and the circuit board board. Next, patterning and etching steps are performed to define the circuit on the circuit board board. Finally, an electroplating step is performed to connect the contacts of the LED board to the circuit defined on the PCB. This version embeds LED modules in an already laminated PCB structure.

図６は、ＬＥＤデバイス１０が側壁接触部分４０を更に含む本発明の実施形態を示している。側壁接触部分４０は、ＬＥＤ基板２０と回路板基板１６との間で第１及び第２の接触部分３２，３４からＬＥＤ基板の側面を下る。側壁接触部分４０は銅で作られ、回路とＬＥＤチップ２２との間の電気的接続を提供するように配置されている。側壁接触部分４０は、電気メッキによって形成されてよい。 FIG. 6 shows an embodiment of the present invention in which the LED device 10 further includes a side wall contact portion 40. The side wall contact portion 40 descends from the first and second contact portions 32 and 34 between the LED substrate 20 and the circuit board substrate 16 on the side surface of the LED substrate. The side wall contact portion 40 is made of copper and is arranged to provide an electrical connection between the circuit and the LED chip 22. The side wall contact portion 40 may be formed by electroplating.

再び、ＰＣＢトラックを（その場合には側面の上及び下にある）ＬＥＤモジュールの接点に接続するために、更なる電気メッキステップが用いられてよい。 Again, additional electroplating steps may be used to connect the PCB tracks to the contacts of the LED modules (in this case above and below the sides).

図７は、第１及び第２の接触部分３２，３４が表面実装部品４２によって回路板１２の回路に接続される実施形態を示している。表面実装部品４２は、例えば、ゼロオームブリッジ抵抗(zero ohm bridging resistors)として機能する。 FIG. 7 shows an embodiment in which the first and second contact portions 32 and 34 are connected to the circuit of the circuit board 12 by the surface mount component 42. The surface mount component 42 functions, for example, as zero ohm bridging resistors.

この場合における積層後、ＬＥＤモジュールを機械的はのみ接続され、ＰＣＢトラックの端とＬＥＤ接点との間には空間が存在する。表面実装部品４２によって空間を架橋する。このアプローチは、例えば、最終ＰＣＢがどんな場合でも表面実装部品の提供を必要とする場合に適している。 After stacking in this case, the LED modules are only mechanically connected and there is a space between the end of the PCB track and the LED contacts. The space is bridged by the surface mount component 42. This approach is suitable, for example, when the final PCB requires the provision of surface mount components in any case.

図８は、ＬＥＤデバイス１０がヒートシンク部分４４を更に含む実施形態を示している。回路板１２の底（即ち、銅層を省略した第２の表面１９）及び実装面１８とは反対側のＬＥＤ基板２０の底４６（即ち、下方にある導電性パッドを省略した表面３５）は同一平面にあり、それらは全体的に放熱面を形成する。熱界面材料（ＴＩＭ）層４８が放熱面とヒートシンク部分４４との間に設けられている。ＴＩＭ層４８は、放熱面上に設けられて、ＬＥＤ基板２０の底面及び回路板基板１６の第２の表面の両方を覆う。ＴＩＭ層４８は、放熱面とヒートシンク部分４４との間の空間を充填し、ＬＥＤ基板２０からヒートシンク部分４４に熱を伝えるように配置される。このようにして、ＬＥＤチップ２２によって生成される熱は、ＬＥＤ基板２０を通じて効率的に伝導され、ヒートシンク部分４４によって放散される。ヒートシンク部分４４は、ヒートシンク部分の表面積を最大にして効果的な放熱をもたらすために、複数のフィンを含む。ヒートシンク部分４４は、ＴＩＭ層によって放熱面に取り付けられる。 FIG. 8 shows an embodiment in which the LED device 10 further includes a heat sink portion 44. The bottom of the circuit board 12 (ie, the second surface 19 with the copper layer omitted) and the bottom 46 of the LED substrate 20 on the opposite side of the mounting surface 18 (ie, the surface 35 with the lower conductive pad omitted) They are coplanar and they form a heat dissipation surface as a whole. A thermal interface material (TIM) layer 48 is provided between the heat dissipation surface and the heat sink portion 44. The TIM layer 48 is provided on the heat dissipation surface and covers both the bottom surface of the LED substrate 20 and the second surface of the circuit board substrate 16. The TIM layer 48 fills the space between the heat radiating surface and the heat sink portion 44, and is arranged so as to transfer heat from the LED substrate 20 to the heat sink portion 44. In this way, the heat generated by the LED chip 22 is efficiently conducted through the LED substrate 20 and dissipated by the heat sink portion 44. The heat sink portion 44 includes a plurality of fins in order to maximize the surface area of the heat sink portion and provide effective heat dissipation. The heat sink portion 44 is attached to the heat dissipation surface by the TIM layer.

１つの実施形態では、ヒートシンク部分４４は、回路板基板にネジ止めされる。代替的に、ヒートシンク部分は、回路板基板にクランプされる。このようにして、ヒートシンク部分をＬＥＤデバイスの残部に容易に取り付けることができ、セラミックの場合よりも容易にそうすることができる。 In one embodiment, the heat sink portion 44 is screwed to the circuit board board. Alternatively, the heat sink portion is clamped to the circuit board board. In this way, the heat sink portion can be easily attached to the rest of the LED device, which is easier than in the case of ceramics.

図８に示すようなヒートシンクは、上述の設計のうちのいずれに適用されてもよい。 The heat sink as shown in FIG. 8 may be applied to any of the above designs.

図９は、本発明の１つの実施形態に従ったＬＥＤデバイスを製造する方法を示している。 FIG. 9 shows a method of manufacturing an LED device according to one embodiment of the present invention.

図９Ａは、第１のコア層２６、第２のコア層２７及びプリプレグ材料の層２８にＬＥＤモジュールを受ける孔を形成する第１のステップを示しており、銅層２５，２９は、積層体の外面に設けられている。それらの層は、孔が整列させられた状態で積み重ねられている。 FIG. 9A shows a first step of forming holes in the first core layer 26, the second core layer 27 and the prepreg material layer 28 to receive the LED module, where the copper layers 25 and 29 are laminated. It is provided on the outer surface of the. The layers are stacked with the holes aligned.

図９Ｂは、ＬＥＤモジュールのために設計された開口に導入されたＬＥＤモジュール１４を示している。ＬＥＤモジュール１４は、セラミック基板、例えば、ＡＩＮを有する。表面に単一のＬＥＤ又は多数のＬＥＤ、例えば、１～１００個のＬＥＤがあってよい。モジュール１４は、後続の積層プロセス中にＬＥＤを保護する保護カバーを備えてよい。ＬＥＤチップは、例えば、共晶金（ＡｕＳｎ８０／２０）を使用して、下に位置する基板にはんだ付けされる。これはモジュールが取り付けられる前に実施される。何故ならば、安価な回路板材料は、高いはんだ付け温度に耐えないからである。 FIG. 9B shows an LED module 14 installed in an opening designed for an LED module. The LED module 14 has a ceramic substrate, for example, an AIN. There may be a single LED or multiple LEDs on the surface, for example 1-100 LEDs. Module 14 may include a protective cover that protects the LEDs during the subsequent laminating process. The LED chip is soldered to the underlying substrate using, for example, eutectic gold (AuSn80 / 20). This is done before the module is installed. This is because inexpensive circuit board materials cannot withstand high soldering temperatures.

ＬＥＤモジュールは、オーバーモールドされた側面コーティング(side coating)及び／又は過渡電圧抑制（ＴＶＳ）ダイオードを含んでもよい。 The LED module may include an overmolded side coating and / or a transient voltage suppression (TVS) diode.

図９Ｃは、頂部及び底部コア層２６，２７の積層を示している。積層プロセスにおいて、プリプレグ材料の粘度は、プリプレグ材料が受ける熱及び圧力の故に低下する。プリプレグ材料は、回路板基板及びＬＥＤモジュール１４の層の周りを流れ、第１及び第２のコア層２６，２７の間の間隙及び回路板基板１６とＬＥＤモジュール１４との間のキャビティ３０内の間隙を満たす。次に、プリプレグ材料が第１及び第２のコア層２６，２７を互いに接着させ、ＬＥＤモジュール１４をＰＣＢ構造内に固定するように、プリプレグ材料を硬化させる。 FIG. 9C shows the stacking of top and bottom core layers 26,27. In the laminating process, the viscosity of the prepreg material is reduced due to the heat and pressure that the prepreg material receives. The prepreg material flows around the layers of the circuit board board and the LED module 14, and in the gap between the first and second core layers 26, 27 and in the cavity 30 between the circuit board board 16 and the LED module 14. Fill the gap. The prepreg material is then cured so that the prepreg material adheres the first and second core layers 26, 27 to each other and secures the LED module 14 within the PCB structure.

コア層は、例えば、ＲＦ４である。 The core layer is, for example, RF4.

図９Ｄは、ＰＣＢトラックを従来的な方法でメッキし且つエッチングした後の構造を示している。ＰＣＢトラックは、第１のＬＥＤ接触部分３２と整列させられる第１の導電性トラックと、第２のＬＥＤ接触部分３４と整列させられる第２の導電性トラックとを含む。積層、印刷又はめっき、及びエッチング中、ＬＥＤは、保護カバーによって保護される。電気メッキステップを実行して、ＬＥＤ接触部分とＰＣＢトラック（図示せず）とを接続する。プロセスの終わりに、あらゆる使用した保護カバーを取り外す。 FIG. 9D shows the structure of a PCB track after it has been plated and etched by conventional methods. The PCB track includes a first conductive track aligned with the first LED contact portion 32 and a second conductive track aligned with the second LED contact portion 34. During lamination, printing or plating, and etching, the LEDs are protected by a protective cover. An electroplating step is performed to connect the LED contact area to the PCB track (not shown). At the end of the process, remove any used protective cover.

上記で説明したように、幾つかの例では、表面実装部品の形態における電気的接続も適用されてよい。 As described above, in some examples electrical connections in the form of surface mount components may also be applied.

ＬＥＤデバイスは、ＬＥＤデバイスがマルチチップデバイスであるように、複数のＬＥＤチップを含んでよい。これらの多数のチップは、単一のモジュールの部分として形成されてよいが、同様に、ＬＥＤデバイスは、回路板基板に集積された複数の別個のＬＥＤモジュールを含んでよい。ＬＥＤ基板は、ＬＥＤ基板に取り付けられた各ＬＥＤチップが個別にアドレス可能であるように、複数の接触部分（のペア）を含んでよい。これはマトリックスビーム用途(matrix beam application)にとって特に重要性(interest)を有する。 The LED device may include a plurality of LED chips, just as the LED device is a multi-chip device. Many of these chips may be formed as part of a single module, but similarly, the LED device may include multiple separate LED modules integrated on a circuit board board. The LED substrate may include a plurality of contact portions (pairs) such that each LED chip attached to the LED substrate can be individually addressed. This is of particular interest for matrix beam applications.

ＬＥＤ基板及び回路板基板の受入れキャビティは、上に示した例のような円筒形でなくてよい。その代わりに、ＬＥＤ基板及び受入れキャビティは、長方形の断面又は他の任意の形状の断面を有してよい。ＬＥＤモジュール基板は、ＰＣＢを貫通して延在してよいが、その代わりに、ＬＥＤモジュール基板は、基板を部分的に通じて延在するに過ぎない凹部に形成されてよい。 The receiving cavity of the LED board and the circuit board board does not have to be cylindrical as in the example shown above. Instead, the LED substrate and receiving cavity may have a rectangular cross section or any other shaped cross section. The LED module substrate may extend through the PCB, but instead the LED module substrate may be formed in recesses that only partially extend through the substrate.

ＬＥＤ基板は、上記の与えられた例と異なるセラミック材料を含んでよい。代替的に、ＬＥＤ基板は、金属で作られてよい。ＬＥＤ基板はＡｌ２Ｏ３を含んでよい。ＬＥＤ基板は、Ａｌで作られてよく、薄い絶縁膜を更に含んでよい。 The LED substrate may contain a ceramic material different from the given example above. Alternatively, the LED substrate may be made of metal. The LED substrate may contain Al 2 O 3 . The LED substrate may be made of Al and may further include a thin insulating film.

ＬＥＤモジュールは、ウェハレベルチップパッケージを含んでよく、ＬＥＤチップは、ウェハレベルチップパッケージの部分である。 The LED module may include a wafer level chip package, the LED chip being part of the wafer level chip package.

ＰＣＢの第１及び第２のコア層は、上述の例におけるようなＦＲ４だけでなく、ＲＲ１、ビスマレイミド／トリアジン（ＢＴ）若しくは複合エポキシ材料（ＣＥＭ）、又は任意の他のＰＣＢ積層材料のような、回路板基板に適した任意の既知の素材を含んでよい。 The first and second core layers of the PCB are not only FR4 as in the example above, but also RR1, bismaleimide / triazine (BT) or composite epoxy material (CEM), or any other PCB laminated material. Any known material suitable for the circuit board board may be included.

変換層は、ＬＥＤチップによって放射される光の特定の波長範囲を選択するフィルタを含んでよい。例えば、フィルタは、ＬＥＤデバイスがオレンジ色の光を放射するようなオレンジ色のフィルタであってよい。 The conversion layer may include a filter that selects a specific wavelength range of light emitted by the LED chip. For example, the filter may be an orange filter such that the LED device emits orange light.

ＬＥＤデバイスは、多層回路板を含んでよい。 The LED device may include a multi-layer circuit board.

製造方法において、第１及び第２のコア層は、孔が第１及び第２のコア層に形成される前に、コア層の表面に接合される銅層を備えてよい。代替的に、銅層は、例えば、銅箔を積層させることによって、孔が形成された後に第１及び第２のコア層に付加されてよい。 In the manufacturing method, the first and second core layers may comprise a copper layer bonded to the surface of the core layers before the holes are formed in the first and second core layers. Alternatively, the copper layer may be added to the first and second core layers after the holes have been formed, for example by laminating copper foil.

銅層は、その代わりに、メタライゼーションステップにおいて第１及び第２のコア層にコーティングされてよい。 The copper layer may instead be coated on the first and second core layers in the metallization step.

請求される発明を実施する当業者は、図面、本開示、及び添付の請求項の研究から、開示の実施形態に対する他の変更を理解し且つ行うことができる。請求項において、「含む（comprising）」という用語は、他の要素又はステップを排除せず、単数形の表現は複数を排除しない。特定の手段が相互に異なる従属項に引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に用い得ないことを示さない。請求項中の如何なる参照符号も、その範囲を限定するものとして解釈されてならない。 Those skilled in the art who practice the claimed invention can understand and make other modifications to the embodiments of the disclosure from the drawings, the present disclosure, and the study of the accompanying claims. In the claims, the term "comprising" does not exclude other elements or steps, and the singular representation does not exclude plurals. The mere fact that certain means are cited in different dependent terms does not indicate that the combination of these means cannot be used in an advantageous manner. No reference code in the claims shall be construed as limiting its scope.

Claims (7)

ＬＥＤデバイスを製造する方法であって、
回路板基板を提供するステップであって、前記回路板基板は、少なくとも２つのコア層と、プリプレグ材料を含むプリプレグ層であって、前記コア層の間にあるプリプレグ層と、該プリプレグ層が配置される側とは反対の前記コア層のうちの１つのコア層の側に配置される銅層と、キャビティとを含み、前記回路板基板の前記キャビティは、前記コア層にある開口と前記プリプレグ層にある開口とから形成される、ステップと、
前記回路板基板の前記キャビティ内にＬＥＤモジュールを配置するステップであって、前記ＬＥＤモジュールは、ＬＥＤ基板の上に実装されるＬＥＤチップを含み、前記ＬＥＤ基板は、前記回路板基板の前記キャビティ内に延びる、ステップと、
前記ＬＥＤモジュールを前記回路板基板の前記キャビティ内に配置した後に、前記プリプレグ材料に熱及び圧力を加えて、前記プリプレグ材料が前記ＬＥＤ基板と前記回路板基板との間に流入することを可能にし、前記プリプレグ材料を硬化させて、前記回路板基板を前記ＬＥＤ基板に結合するステップと、
熱及び圧力を加えた後に、前記銅層にエッチング工程を実行して、複数の導電性トラックを形成するステップと、
前記ＬＥＤ基板の側壁に側壁接触部分を提供するステップと、
電気メッキ工程を実行して、前記側壁接触部分を前記複数の導電性トラックに接続するステップとを含む、
方法。 A method of manufacturing LED devices
A step of providing a circuit board, wherein the circuit board is a prepreg layer containing at least two core layers and a prepreg material, wherein the prepreg layer between the core layers and the prepreg layer are arranged. The cavity of the circuit board board comprises an opening in the core layer and the prepreg, including a copper layer and a cavity arranged on the side of one of the core layers opposite to the side to be The steps, formed from the openings in the layer,
A step of arranging an LED module in the cavity of the circuit board board, wherein the LED module includes an LED chip mounted on the LED board, and the LED board is in the cavity of the circuit board board. With steps that extend to
After the LED module is placed in the cavity of the circuit board, heat and pressure are applied to the prepreg material to allow the prepreg material to flow between the LED board and the circuit board. , The step of curing the prepreg material and coupling the circuit board board to the LED board .
After applying heat and pressure, the copper layer is subjected to an etching step to form a plurality of conductive tracks.
A step of providing a side wall contact portion on the side wall of the LED substrate,
A step of performing an electroplating step to connect the sidewall contact portion to the plurality of conductive tracks.
Method. 前記ＬＥＤ基板の実装面に第１の接触部分と第２の接触部分とを提供するステップと、
前記エッチング工程の後に、電気メッキ工程を実行して、前記複数の導電性トラックを前記第１及び第２の接触部分に接続するステップとを更に含む、
請求項１に記載の方法。 A step of providing a first contact portion and a second contact portion on the mounting surface of the LED substrate,
After the etching step, an electroplating step is further performed to further include the step of connecting the plurality of conductive tracks to the first and second contact portions.
The method according to claim 1. ＬＥＤデバイスを製造する方法であって、
回路板基板を提供するステップであって、前記回路板基板は、少なくとも２つのコア層と、プリプレグ材料を含むプリプレグ層であって、前記コア層の間にあるプリプレグ層と、該プリプレグ層が配置される側とは反対の前記コア層のうちの１つのコア層の側に配置される銅層と、キャビティとを含み、前記回路板基板の前記キャビティは、前記コア層にある開口と前記プリプレグ層にある開口とから形成される、ステップと、
前記回路板基板の前記キャビティ内にＬＥＤモジュールを配置するステップであって、前記ＬＥＤモジュールは、ＬＥＤ基板の上に実装されるＬＥＤチップを含み、前記ＬＥＤ基板は、前記回路板基板の前記キャビティ内に延びる、ステップと、
前記ＬＥＤモジュールを前記回路板基板の前記キャビティ内に配置した後に、前記プリプレグ材料に熱及び圧力を加えて、前記プリプレグ材料が前記ＬＥＤ基板と前記回路板基板との間に流入することを可能にし、前記プリプレグ材料を硬化させて、前記回路板基板を前記ＬＥＤ基板に結合するステップと、
熱及び圧力を加えた後に、前記銅層にエッチング工程を実行して、複数の導電性トラックを形成するステップと、
前記ＬＥＤモジュールの実装面に第１の接触部分と第２の接触部分とを提供するステップと、
第１の表面実装部品を実装して、前記回路板基板の第１の導電性トラックを前記ＬＥＤモジュールの前記第１の接触部分に接続するステップと、
第２の表面実装部品を実装して、前記ＬＥＤモジュールの第２の接触部分を前記回路板基板の第２の導電性トラックに接続するステップとを含む、
方法。 A method of manufacturing LED devices
A step of providing a circuit board, wherein the circuit board is a prepreg layer containing at least two core layers and a prepreg material, wherein the prepreg layer between the core layers and the prepreg layer are arranged. The cavity of the circuit board board comprises an opening in the core layer and the prepreg, including a copper layer and a cavity arranged on the side of one of the core layers opposite to the side to be The steps, formed from the openings in the layer,
A step of arranging an LED module in the cavity of the circuit board board, wherein the LED module includes an LED chip mounted on the LED board, and the LED board is in the cavity of the circuit board board. With steps that extend to
After the LED module is placed in the cavity of the circuit board, heat and pressure are applied to the prepreg material to allow the prepreg material to flow between the LED board and the circuit board. , The step of curing the prepreg material and bonding the circuit board board to the LED board .
After applying heat and pressure, the copper layer is subjected to an etching step to form a plurality of conductive tracks.
A step of providing a first contact portion and a second contact portion on the mounting surface of the LED module,
A step of mounting a first surface mount component and connecting a first conductive track of the circuit board to the first contact portion of the LED module.
A step of mounting a second surface mount component and connecting a second contact portion of the LED module to a second conductive track of the circuit board is included.
Method. 前記エッチング工程の後に、電気メッキ工程を実行して、前記複数の導電性トラックを前記第１及び第２の接触部分に接続するステップとを更に含む、
請求項３に記載の方法。 After the etching step, an electroplating step is further performed to further include the step of connecting the plurality of conductive tracks to the first and second contact portions.
The method according to claim 3. 前記ＬＥＤモジュールを前記キャビティ内に配置するステップは、前記ＬＥＤチップを前記回路板基板の外面の下に実装するステップを含む、請求項１又は３に記載の方法。 The method according to claim 1 or 3, wherein the step of arranging the LED module in the cavity includes a step of mounting the LED chip under the outer surface of the circuit board. 前記回路板基板の前記外面に光学素子を提供するステップを更に含む、請求項５に記載の方法。 The method of claim 5, further comprising providing an optical element on the outer surface of the circuit board. 前記光学素子は、光ガイドである、請求項６に記載の方法。 The method according to claim 6, wherein the optical element is an optical guide.
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